概述

MAC地址學習雖然說起來比較簡單，但是在工作中，還是經常看小夥伴不能正確的應用，遇到問題時也比較迷茫，不知道如何分析問題。究其原因，可能還是對MAC地址學習的工作原理了解的不夠，所以我今天寫一篇文章，給還迷糊的小夥伴在普及一下，如果是已經瞭解的同學，可以當做複習。

MAC地址簡介

在OSI七層模型中，每一層都有不同標識符，用來區分不同的設備，這樣它們之間才能對等的進行通信。而MAC地址是數據鏈路層（layer2）標識符，在數據鏈路層唯一標識一臺設備。

OSI七層模型

MAC地址總共有48個比特（bit），在工作中通常使用16進制來表示，一般有兩種寫法，一種是：HH:HH:HH:HH:HH:HH格式，如下圖：

HH:HH:HH:HH:HH:HH

另外一種是：HHHH:HHHH:HHHH，如下圖：

HHHH:HHHH:HHHH

中間可以使用冒號（：）或者點（.）分割，看具體的廠商實現。

源MAC vs 目的MAC

我們注意到，在一個以太網報文中，有兩個MAC地址：源MAC、目的MAC，如下圖所示：

源MAC、目的MAC

那麼這兩個MAC地址有什麼區別呢？這也是大家容易犯迷糊的地方，其實只要記住三句話就可以了：

1. 源MAC地址是屬於報文發送者；
2. 目的MAC地址是屬於報文終結者；
3. 交換機接收到報文以後，會記錄源MAC，同時根據目的MAC查找出接口。

MAC地址學習原理

MAC地址學習是針對於交換機來說的，它說的是交換機在收到一個報文時，會把報文的源MAC地址記錄在MAC地址表項中。

如下圖所示，交換機E0/1接口收到任何PC1發送的報文，都會把源地址記錄在MAC地址表項中：

記錄MAC地址表項

交換機MAC地址表項的格式類似於下圖：

MAC地址表項

當交換機從別的接口，收到目的MAC是0000:0000:1111的報文時，就會從E0/1接口轉發出去，這個也稱為查找MAC地址表。

下面我們以一個具體的例子來闡述上面的內容。

原理舉例

拓撲

拓撲圖

• 三臺PC配置同一個網段的IP地址；
• 交換機和三臺PC相連的接口配置同一個Access VLAN 10；

MAC地址學習

初始情況下，交換機的MAC地址表項是空的，如下圖：

初始的MAC Table

當PC1發送的任何報文到達交換機時，例如ARP報文：

ARP報文

交換機都會記錄報文的源MAC地址，同時更新在MAC地址表項中，如下圖所示：

更新MAC地址表

下次如果收到目的MAC為0000.0000.1111的報文，就會只從E0/1接口轉發出去，如下圖所示：

特定出接口

估計看到這裡，有小夥伴就會問：如果交換機接收到的報文，在MAC地址表找不到目的MAC對應的表項該怎麼辦？

答案是：在同一個VLAN裡進行泛洪。

例如此時PC2發送一個報文，其目的MAC地址為0000.0000.4444，交換機沒有這個表項，則交換機會把報文同時發送到PC1和PC3，如下圖所示：

交換機泛洪報文

總結

各位小夥伴看完上面的描述，應該對MAC地址學習的原理了解了吧，我們簡單的總結出3條結論：

1. MAC地址學習，記錄是接收報文的源MAC地址；
2. 交換機收到報文以後，會根據目的MAC地址查找出接口；
3. 如果找不到出接口，會從同一個VLAN裡的所有接口轉發出去（泛洪）；
4. ​如果找到出接口，會只從特定的出接口轉發出去，這個就是MAC地址學習的真正目的：減少網絡的流量。

如果各位還有疑問，歡迎留言討論，也非常歡迎各位關注我的頭條號，一起討論網絡問題！